DE3100586C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur drehfesten, axial beweglichen Lagerung eines scheibenförmigen Reibelements, vorzugsweise einer Ringscheibe, in einem Trägerteil einer dreh­ momentübertragenden Brems- oder Kupplungseinrichtung, bei der das Trägerteil in Richtung der Drehachse verlaufende Nuten auf­ weist, in die sich radial über den Rand des Reibelements hin­ aus erstreckende, gesonderte, am Reibelement in Ausnehmungen befestigte Mitnehmer eingreifen.

Vorrichtungen dieser Art werden bei hochbelasteten Bremsen oder Kupplungen verwendet, bei denen mehrere, drehfest an einem fahr­ zeugfesten Trägerteil angeordnete, scheibenförmige Reibelemente, Stator-Scheiben, vorgesehen sind, zwischen denen weitere Reib­ elemente, Rotor-Scheiben, umlaufen, die drehfest an dem rotie­ renden Teil angeordnet sind. Die Stator- und Rotor-Scheiben wer­ den beim Brems- oder Kupplungsvorgang unter axialer Verschiebung gegeneinander gepreßt. Hierzu ist es erforderlich, daß Stator- und Rotorscheiben axial leicht verschieblich sind, aber in Umfangs­ richtung große Drehmomente übertragen können, welche aus den Reibmomenten der axial gegeneinander gepreßten Brems- oder Kupp­ lungsscheiben herrühren.

Es ist bekannt, zur axial verschiebbaren, drehfesten Lagerung von Reibscheiben an einem Trägerteil eine Vorrichtung aus Nuten und Mitnehmeransätzen, vorzugsweise z. B. eine Vielkeilverbindung ein­ zusetzen. Besonders bei großen zu übertragenden Umfangskräften sind die beiden Nuten und Mitnehmer aufweisenden Teile jedoch sorg­ fältig und mit genauer Einhaltung der Umfangsteilung zu bearbeiten, da ansonsten von der Vielzahl der Nut/Mitnehmer-Anordnungen auf dem Umfang nur einige wenige das Drehmoment übertragen.

Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß z. B. bei plötzlichem Last­ wechsel oder Drehrichtungsänderungen ein Umfangsspiel zum harten Aufeinanderprallen der die Umfangskräfte übertragenden Flächen und zu vorzeitigen Zerstörungen insbesondere an den Mitnehmer­ ansätzen führt; dies gilt besonders für Scheiben aus relativ sprödem Material, wie z. B. Kohlenstoffscheiben.

In der DE-OS 23 62 428 ist eine Mitnehmeranordnung beschrieben, bei der die Mitnehmer gegenüber dem Kohlenstoffmaterial der Reib­ scheibe durch fadenförmige Elemente verstärkt sind; die Mitneh­ mer sind als gesonderte Elemente ausgebildet, die in axialen Ausnehmungen der kreisförmigen Scheibe angeordnet sind und durch axial verlaufende Niete gesichert sind.

Eine weitere ähnliche Ausgestaltung mit gesonderten Elementen ist in der DE-OS 25 01 870 beschrieben. Dort sind die Mitnehmer als drehmomentbeanspruchte Teile nicht durch Zusätze zum Kohlenstoff­ material verstärkt, sondern sie sind durch Fertigung als Metall­ teile stärker ausgebildet. Die Befestigung der Metallteile an der kreisförmigen Scheibe erfolgt durch Vernieten von in Umfangs­ richtung verlaufenden Laschen; das Drehmoment wird dabei über die axial verlaufenden Niete übertragen.

In den obengenannten Fällen sind die Mitnehmer starr an der Scheibe befestigt. Als nachteilig ist dabei anzusehen, daß wei­ terhin eine maßgenaue Fertigung und eine genaue Einhaltung der Umfangsteilung erforderlich ist; das Drehmoment wird durch die starre Befestigung ungünstig in die Scheibe eingeleitet.

In der DE-OS 16 25 729 ist eine Nut- und Mitnehmeranordnung be­ schrieben, bei der mehrere rotierende Reibscheiben mit Mitneh­ meransätzen in axial verlaufenden Nuten eines Radgehäuses ange­ ordnet sind. Zwischen den Nutwänden und dem Mitnehmeransatz be­ findet sich eine federnde Metallstreifenanordnung.

Mit dieser bekannten Anordnung ist zwar sichergestellt, daß Mit­ nehmeransätze und Nuten mit größerer Tolerierung hergestellt wer­ den können, da die Anlage der Ansätze an der Nutwand über das Zusammendrücken der gewölbten, federnden Metallstreifenanordnung erfolgt; jedoch ist es insbesondere als nachteilig anzusehen, daß die Scheiben zur Formung der Mitnehmeransätze am restlichen Umfang Ausnehmungen aufweisen, die fertigungstechnisch aufwendig sind; zudem sind die spröden Scheiben insbesondere am Fußende der Mit­ nehmeransätze der Gefahr der Rißbildung ausgesetzt. Darüber hin­ aus kann die Metallstreifenanordnung nicht in gleicher Form für Rotor- und Stator-Scheiben verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lagerung eines Reibelements zu schaffen, die bei einfachem Auf­ bau und niedrigen Herstellungskosten eine geringe Belastung des Reibelements bei der Kraftübertragung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mit­ nehmer in Reibrichtung ein federnd nachgiebiger, in der Projektion auf die Reibfläche U-förmiger Bügel ist, dessen Scheitelbereich in die Nut des Trägerteils eingreift, dessen Schenkel im wesentlichen radial verlaufen und in Drehrichtung einen Abstand aufweisen und dessen Schenkelenden in die Ausnehmungen im Reibelement eingreifen.

Durch die U-Form des Mitnehmers erreicht man in besonders vor­ teilhafter Weise eine gleichmäßigere Kraftübertragung: z. B. wird die Rotor-Scheibe, betrachtet man einen aus der Vielzahl der Mit­ nehmer, durch Anlage eines der Schenkel des Mitnehmers an einer Nutwand in dem rotierenden Teil mitgenommen; durch die Elastizität des Mitnehmers erfolgt die Krafteinleitung in die Scheibe jedoch durch jeden der in Umfangsrichtung mit Abstand angeordneten Schen­ kel des Mitnehmers. Durch diese Verteilung der weiterzuleitenden Kräfte wird insbesondere bei relativ spröden Scheiben, wie z. B. bei Kohlenstoffscheiben, die Beschädigungsgefahr vermindert. Durch die Ausgestaltung des Mitnehmers ist es möglich, Brems- oder Kupp­ lungsscheiben mit einheitlichem Außendurchmesser bzw. Innendurch­ messer zu verwenden.

Die Mitnehmer werden in rationell und kostengünstig zu ferti­ genden Ausnehmungen einzeln eingesteckt; die Mitnehmer selbst sind für Massenfertigung geeignete Biegeteile.

Da die Mitnehmer aus federndem Material gefertigt sind, sind größere Toleranzen beim Nutabstand und der Nutbreite zulässig; die Herstellungskosten sind dadurch geringer. Durch die Elasti­ zität der Mitnehmer wird weiter ein unkomplizierter Austausch der Reibscheiben ermöglicht und es werden Anpassungsarbeiten an Reibscheiben vermieden.

Durch die Ausbildung des Mitnehmers als U-förmiges Federdraht­ biegeteil ist der Mitnehmer einfach und kostengünstig zu ferti­ gen. Der Mitnehmer läßt sich vorteilhaft durch Einstecken der umgebogenen Schenkelenden in zwei, in Umfangsrichtung mit Ab­ stand angeordneten, axial verlaufenden Bohrungen gelenkig bzw. um die Bohrungsachse schwenkbar be­ festigen; durch die gelenkige Anordnung ist die Reibscheibe im Befestigungsbereich der Mitnehmer weniger belastet. Besonders vorteilhaft ist es, den Scheitel des Federdraht-Mitnehmers aus der Schenkelebene zur Reibscheibenmitte hin zu versetzen, da hierdurch ein Biegemoment in der Scheibe vermieden wird. Ordnet man die Federdraht-Mitnehmer in rückspringenden Absätzen der Stirnfläche so an, daß die Tiefe der Absätze in etwa der Drahtdicke entspricht, so ist sichergestellt, daß die montierten Mitnehmer bei aneinander­ liegenden Scheiben sich nicht aus den Bohrungen herausbewegen können. Liegen die Abstützflächen der Mitnehmer außerhalb der Scheibenmitte, so ist es zur Verminderung der Scheibenbelastung vorteilhaft, wenn die Mitnehmer in abwechselnder Folge auf verschiedenen Seiten außerhalb der Mittelebene einer Scheibe angeordnet sind.

Bei einem Mitnehmer in Form einer U-förmigen Blattfeder erfolgt die Anlage an der Nutwand vorteilhaft auf einer größeren Fläche, was die Übertragung größerer Kräfte ermöglicht; darüber hinaus ergibt sich eine gute axiale Verschiebbarkeit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Nutwände durch je zwei umfangsfeste Zwischenelemente gebildet, die sich über die axiale Nutlänge erstrecken und, von beiden Umfangsseiten um ein geringes Maß über das obere Ende der Nutwand hinwegragend, Anschläge für die Mitnehmer mehrerer Scheiben bilden; zwischen zwei Nuten überdecken zwei Zwischenelemente den zugehörigen Um­ fangsabschnitt. Man erreicht dadurch eine Abschirmung des Rad­ gehäuses gegen die beim Bremsen entstehende Reibungswärme; durch die Anlage der Mitnehmer an den Zwischenelementen können die in die Nut hineinragenden Teile des Mitnehmers mit größeren Biege­ radien ausgeführt werden, da die Kraftübertragung im geradlinigen Bereich der U-förmigen Mitnehmer erfolgt.

Das Zwischenelement wird vorteilhaft mit L-förmigem Profil ver­ sehen, da es auf diese Weise einfach durch Einsetzen des kürze­ ren Schenkels in Schlitze am Umfang des ersten Teils befestigt wird.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und im folgenden näher beschrieben; es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Mehrfachscheibenbremse,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 Einzelheiten einer Verbindungsvorrichtung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 mit anderem Mit­ nehmer,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 4.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugs­ zeichen versehen.

In der Fig. 1 ist der Schnitt längs der Achse einer Mehrfach­ scheibenbremse dargestellt; koaxial zueinander sind ein um­ laufender Rotor 1, der mit einem drehbaren Teil eines Fahr­ zeugs verbunden ist und ein fahrzeugfester Stator 2 sowie ab­ wechselnd mehrere Rotor-Scheiben 3 und Stator-Scheiben 4 ange­ ordnet. Die Rotor-Scheiben 3 haben Mitnehmer 5, die in Nuten 6 des Rotors 1, in diesem Beispiel des Radgehäuses 7 ange­ ordnet sind; dadurch sind die Rotor-Scheiben 3 drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Radgehäuse 7 verbunden. In ähnlicher Weise sind die Stator-Scheiben 4 über Mitnehmer 5 und Nuten 8 drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Stator 2 verbunden. Fest zum Stator 2 sind über den Umfang verteilt Druckeinheiten 9 angeordnet. Beim Betätigen der Bremse werden die Kolben 10 der Druckeinheiten 9 durch den Bremsdruck hydraulisch in axialer Richtung verschoben und pressen über einen, mit einem Reibbelag 11 versehenen Druckring 12 die Scheiben 3, 4 aneinander. Das entstehende Bremsmoment wird durch die Mitnehmer 5 der Stator-Scheiben 4 auf den Stator 2 übertragen und damit fahr­ zeugfest aufgenommen.

Einzelheiten der Mitnehmeranordnung sind in den Fig. 2 und 3 zu erkennen. Bei den Rotor-Scheiben 3 sind die Mitnehmer 5 am Außenumfang angeordnet, bei den Stator-Scheiben 4 am Innenum­ fang angeordnet; die Mitnehmer 5 sind in beiden Fällen gleich. Die Scheiben 3, 4 haben im Befestigungsbereich der Mitnehmer 5 eine geringere Dicke, so daß am Scheibenrand ringförmige, gleich tiefe Absätze 13, 14 an den beiden Stirnflächen einer Scheibe 3, 4 ausgebildet sind. Im Bereich der Absätze 13, 14 sind axial verlaufende Bohrungen 20, 21 angebracht. Der Mitnehmer 5 ist aus Federstahldraht angefertigt und hat im wesentlichen U-Form; die Endbereiche beider U-Schenkel sind um etwa 90° zur U-Ebene ab­ gebogen. Mit den beiden abgebogenen Schenkelenden ist der Mit­ nehmer 5 in die axial verlaufenden Bohrungen 20, 21 eingesetzt; dadurch ist der Mitnehmer 5 so zur Nut 6 im Radgehäuse 7 ange­ ordnet, daß die Schenkel parallel zu den Nutwänden stehen und der Mitnehmer 5 mit dem Scheitel der U-Form im Nutgrund sitzt und die U-Ebene in der Scheitelebene liegt.

Die Mitnehmer 5 sind wechselseitig von beiden Stirnseiten aus in die Bohrungen 20, 21 in den Absätzen 13, 14 beider Stirnflächen eingesteckt, die Länge der Schenkelenden ist in etwa gleich der in diesem Bereich verminderten Scheibendicke. Die Tiefe der Absätze 13, 14 entspricht in etwa der Drahtdicke, so daß sich die Mitnehmer 5 bei aneinandergelegten Scheiben 3, 4 nicht aus den Bohrungen 20, 21 herausbewegen können.

Wie besonders deutlich in Fig. 3 zu erkennen, befinden sich am Innenumfang des Radgehäuses 7 Zwischenelemente 17 in Form von Blechstreifen mit L-Profil mit einer Breite, die in etwa der axialen Erstreckung der Nut 6 entspricht. Zwischen je zwei Nuten 6 befinden sich zwei Zwischenelemente 17; diese sind mit dem kürzeren L-Schenkel in axialen Schlitzen 18 am Innenumfang des Radgehäuses 7 eingesteckt und gehalten und liegen mit dem längeren Schenkel an der Wandung an. Ein Abschnitt des längeren Schenkels reicht bis über den Rand der Nut 6. An diesem Abschnitt der Zwischenelemente 17 stützen sich die Schenkel des Mitnehmers 5 ab ohne an der Nutwand anzuliegen. Durch ihre Ausgestaltung wirken die Zwischenelemente 17 als Hitzeschild gegen eine Über­ tragung der Reibungswärme auf das Radgehäuse 7.

Ein anders geformter Mitnehmer 19 ist in den Fig. 4 und 5 zu sehen. Der Mitnehmer 19 ist eine U-förmige Blattfeder, deren beide Schenkelenden in radialen, axial durchgehend verlaufenden Schlitzen 22, 23 der Scheibe 3 angeordnet sind und deren Scheitelbereich in die Nut 6 des Radgehäuses 7 eingreift. Wie im vorhergehend be­ schriebenen Fall erfolgt die Drehmomentabstützung an den Zwischen­ elementen 17, die an der Innenseite des Radgehäuses 7 befestigt sind. Nicht gezeichnet ist die sinngemäße Anordnung des Mitneh­ mers 19 bei der Stator-Scheibe 4.

Bei beiden Ausführungen der Mitnehmer 5, 19 kann auf die Anbrin­ gung der Zwischenelemente 17 verzichtet werden und die Dreh­ momentabstützung direkt an der Nutwand erfolgen. Dadurch, daß der Mitnehmer 5, 19 ais federndem Material besteht, liegt er sicher an beiden Nutwänden an. Die Übertragung des Bremsmoments auf der Scheibe erfolgt jeweils an zwei verschiedenen Stellen auf dem Umfang der Scheibe 3, 4 so daß eine Verteilung der Be­ lastung erfolgt.

Bei den Ausführungsbeispielen können die Nutabstände und -abmessungen mit größerer Toleranz gefertigt werden, da ein Ausgleich bzw. Angleich aufgrund des federnden Materials er­ folgt.

Sind die Mitnehmer 5, 19 so ausgebildet, daß sie am Nutgrund anliegen, so erfolgt dadurch eine Unterstützung der Zentrie­ rung der Scheibe 3, 4.

Das Zwischenelement 17 weist ein L-Profil mit einem kürze­ ren L-Schenkel auf, der einen radialen Vorsprung bildet und in axialen Schlitzen 18 am Umfang des Trägerteiles 1, 2, 7 angeordnet ist. Die radialen Vorsprünge sind am Trä­ gerteil zur formschlüssigen Festlegung der Zwischenelemen­ te in Umfangsrichtung abgestützt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur drehfesten, axial beweglichen Lagerung eines scheibenförmigen Reibelements, vorzugsweise einer Ringscheibe, in einem Trägerteil einer drehmomentüber­ tragenden Brems- oder Kupplungseinrichtung, bei der das Trägerteil in Richtung der Drehachse verlaufende Nuten aufweist, in die sich radial über den Rand des Reibele­ ments hinaus erstreckende, gesonderte, am Reibelement in Ausnehmungen befestigte Mitnehmer eingreifen, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (5, 19) in Reibrichtung ein federnd nachgiebiger, in der Projektion auf die Reibfläche U-förmiger Bügel ist, dessen Scheitelbereich in die Nut (6, 8) des Trägerteils (1, 2, 7) eingreift, dessen Schenkel im wesentlichen ra­ dial verlaufen und in Drehrichtung einen Abstand auf­ weisen und dessen Schenkelenden in die Ausnehmungen ( 15, 16, 20, 21, 22, 23) im Reibelement (3, 4) eingreifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mitnehmer (5) ein Feder­ draht-Biegeteil ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schenkelenden recht­ winklig zur U-Ebene abgebogen sind und daß sie in die Ausnehmungen (15, 16), die axial verlaufende Bohrungen (20, 21) sind, um die Bohrungsachse schwenkbar eingrei­ fen.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitel des U-förmigen Mitnehmers aus der beiden Schenkeln der U-Form gemeinsamen Ebene in der gleichen Richtung versetzt ist, in der die Schenkelenden abgebo­ gen sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand des Reibelements (3, 4) rückspringende Absätze (13, 14) in den Stirnflächen angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmigen Abschnitte der Mitnehmer (5) in abwech­ selnder Folge auf verschiedenen Seiten außerhalb der Mittelebene des Reibelements (3, 4) liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mitnehmer (19) eine gebogene Blattfeder ist und daß die Ausnehmungen (15, 16) radiale Schlitze (22, 23) sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Seitenwandteile der Nut (6, 8) durch je zwei umfangsfeste Zwischenelemente (17) gebildet sind, die sich längs des Umfanges des Trägerteils (1, 2, 7) und über die axiale Länge der Nuten (6, 8) hin erstrecken und die radiale Vorsprünge aufweisen, die am Trägerteil (1, 2, 7) zur formschlüssigen Festlegung der Zwischenele­ mente (17) in Umfangsrichtung abgestützt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zwischenelement (17) ein L-Profil aufweist, daß der kürzere L-Schenkel die ra­ dialen Vorsprünge bildet und in axialen Schlitzen (18) am Umfang des Trägerteils (1, 2, 7) angeordnet ist und daß der längere L-Schenkel sich längs des Umfangs er­ streckt und mit seinem Ende den Seitenwandteil der Nut bildet, an dem der Mitnehmer (5, 19) anliegt.